王 偉，胡榮俊

(揚州亞星客車股份有限公司，江蘇 揚州 225001)

傳統(tǒng)客車主要以柴油為燃料，隨著化石能源的日益消耗與匱乏，柴油客車的能耗要求也越來越嚴格，降耗刻不容緩。本文針對某11 m國六車型的油耗進行仿真分析，并通過采取優(yōu)化措施進行測試驗證。

1 仿真分析

1.1 整車主要參數(shù)及配置

整車尺寸：10 990 mm×2 550 mm×3 525 mm；驅(qū)動型式：4×2；軸距：5 580 mm；發(fā)動機型號：WP8.320E61；變速器速比：6.71/3.77/2.26/1.44/1.00/0.77/R:6.17；后橋速比：3.384；輪胎：11R22.5；整備質(zhì)量/總質(zhì)量：10 500 kg /15 000 kg；迎風面積：7.69 m2；滿載時整車質(zhì)心到前軸的距離：3 500 mm；散熱器型式：ATS電子風扇。

1.2 仿真模型建立

通過AVL Cruise軟件搭建整車模型，并進行仿真分析。在Cruise中搭建發(fā)動機、變速器、主減速器、輪胎、附件等模塊，并填入其對應(yīng)部件參數(shù)[1]；根據(jù)整車布置及控制方式進行機械、電氣、信號的連接。搭建整車的仿真計算模型架構(gòu)如圖1所示。

圖1 客車Cruise仿真計算模型架構(gòu)

1.3 仿真及結(jié)果分析

按GB 30510—2018《重型商用車輛燃料消耗量限值》[2]，該車型的油耗限值為20.1 L/100 km，比2014版要求減少了2.4 L/100 km，對于整車廠是很大的考驗。

根據(jù)GB/T 27840—2011《重型商用車燃油消耗量測量辦法》[3]，采用由市區(qū)、郊區(qū)和高速組成的C-WTVC循環(huán)工況，在Cruise的Cycle Run中對不同循環(huán)工況的整車油耗進行仿真計算。結(jié)合駕駛行為采集數(shù)據(jù)，采用基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速換擋策略：1擋增擋轉(zhuǎn)速1 400 r/min，2擋增擋轉(zhuǎn)速1 350 r/min，3～6擋增擋轉(zhuǎn)速1 300 r/min，2～6擋降擋轉(zhuǎn)速900 r/min。

該車輛通過道路滑行試驗，獲取減速時間與速度數(shù)據(jù)，通過擬合得到行駛道路阻力系數(shù)：A為730.27 N,B為6.840 2 N/(km/h),C為0.135 8 N/(km/h)2。將此數(shù)值輸入Cruise進行整車行駛阻力設(shè)置。

按文獻[3]，該類客車在CWTVC循環(huán)工況中的市區(qū)、郊區(qū)、高速里程所占比例為10%、20%、70%。整車油耗仿真計算結(jié)果為市區(qū)31.26 L/100 km，郊區(qū)23.72 L/100 km，高速18.77 L/100 km，綜合21.01 L/100 km。

2 試驗測試及優(yōu)化

油耗轉(zhuǎn)鼓實測，測試工況為CWTVC。采用與仿真相同的道路阻力系數(shù)進行第一次測試，結(jié)果為市區(qū)33.85 L/100 km，郊區(qū)23.23 L/100 km，高速19.05 L/100 km，綜合21.37 L/100 km。在此基礎(chǔ)上進行降耗優(yōu)化。

傳統(tǒng)客車的油耗降低常用措施：① 降低風阻[4]；②采用低滾阻輪胎[5]；③發(fā)動機萬有特性優(yōu)化，通過循環(huán)工況燃油消耗率優(yōu)化，使循環(huán)工況點靠近燃油經(jīng)濟區(qū)分布[6]； ④采用低黏度潤滑油[7]；⑤調(diào)整ATS電子風扇控制策略[8]；⑥更換發(fā)動機附件，降低發(fā)動機附件能耗[9]；⑦調(diào)整后橋主減速比[10]；⑧整車輕量化[11]。

本文車型因造型已確定，無法再調(diào)整風阻，故第①項措施沒法利用。此外，該車型在設(shè)計之初已按輕量化指標進行減重，故第⑧項措施也沒法利用。本文采取了其余6項降耗措施：

1) 采用低滾阻輪胎，滾阻系數(shù)從6降低為5.55。

2) 采用低黏度潤滑油，發(fā)動機機油由15W-40變?yōu)?0W-30，變速器齒輪油由85W-90變?yōu)?5W-80，后橋齒輪油由85W-90變?yōu)?5W-90。

3) 熱管理精細化控制，調(diào)整ATS電子風扇策略，全開溫度由90 ℃變?yōu)?6 ℃，并更換ATS控制器。

4) 更換改進型發(fā)動機增壓器，降低功耗，并刷新發(fā)動機程序。

5) 更換后橋主減速器，減速比由3.384變?yōu)?.727。

6) 優(yōu)化發(fā)動機萬有特性曲線，如圖2所示，常用區(qū)間(發(fā)動機轉(zhuǎn)速1 000～1 400 r/min，扭矩400～800 N·m)油耗率降低4～6 g/(kW·h)。

圖2 優(yōu)化后的萬有特性曲線

整車優(yōu)化后測試結(jié)果：市區(qū)30.71 L/100 km，郊區(qū)22.58 L/100 km，高速17.49 L/100 km，綜合19.83 L/100 km。

3 結(jié)束語

通過仿真分析可以獲取能耗趨勢，結(jié)合整車測試能夠驗證能耗降低措施的貢獻情況，有助于產(chǎn)品開發(fā)前期針對能耗進行相關(guān)優(yōu)化設(shè)計，使整車能耗既滿足標準與法規(guī)要求，又有利于降低實際油耗，節(jié)省使用成本。